CN113358689B - 一种氢气浓度监测装置、***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氢气浓度监测装置、***及方法，装置包括：压空喷射器、涡流冷凝器和热导式传感器；压空喷射器用于产生低压以将样气源中的样气抽入涡流冷凝器中，涡流冷凝器用于冷凝进入涡流冷凝器内的样气，以去除样气中的水蒸气，冷凝后的样气一部分经其第二样气出口进入压空喷射器后排出，另一部分从其第一样气出口进入热导式传感器中，再经热导式传感器的出口进入压空喷射器后排出，热导式传感器用于检测进入其内的样气中的氢气浓度。通过涡流冷凝器对样气进行冷凝和分流，从而该装置在启动时，压空喷射器能以较大气流对样气源中的样气进行抽取，以在较短时间内将输送管道中的原始气体抽走，从而提高该装置的响应时间。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种氢气浓度监测装置、***及方法。
背景技术
核燃料后处理工程中，部分贮槽的高放射性废液会因辐解而产生氢气，其浓度将随着时间延长而逐渐累积，氢气积累达到氢气的***极限的上限值，存在发生***危险，因此需要设置氢气浓度监测装置，能够实时对高放射性废液释氢浓度进行监测，以便于呼排***将气相中的气体排出。
CN205003131U公开了一种一体化氢气浓度监测装置，通过压空喷射器将具有微负压环境的贮槽内的样气抽入氢气分析仪中进行分析，考虑到辐射安全问题，氢气浓度监测装置与贮槽往往相隔较远，而氢气分析仪所需流量较小，这导致装置在启动时，压空喷射器需要较长时间才能将输送管道中的原始气体抽走，从而导致该装置的启动响应时间过长，难以适应紧急情况下的氢气浓度检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种可以降低启动响应时间的氢气浓度监测装置，还相应提供一种氢气浓度监测***，以及氢气浓度监测方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供一种氢气浓度监测装置，包括：负压抽吸组件、涡流冷凝器和热导式传感器；
所述涡流冷凝器具有第一样气出口和第二样气出口，第一样气出口与热导式传感器的入口相连，
所述负压抽吸组件包括压空喷射器，所述压空喷射器与第二样气出口相连，用于产生低压以将样气源中的样气抽入所述涡流冷凝器中，所述压空喷射器还与热导式传感器的出口相连，
所述涡流冷凝器用于冷凝进入涡流冷凝器内的样气，以去除样气中的水蒸气，
冷凝后的样气一部分经第二样气出口进入压空喷射器后排出，另一部分从第一样气出口进入热导式传感器中，再经热导式传感器的出口进入压空喷射器后排出，
所述热导式传感器用于检测进入其内的样气中的氢气浓度。
可选地，还包括调节阀和第一流量计，
所述调节阀设于涡流冷凝器的第二样气出口与压空喷射器相连的管道上，用于调节从第二样气出口排出的样气流量，
所述第一流量计设于涡流冷凝器的第一样气出口与热导式传感器相连的管路上，用于测量进入热导式传感器中的样气流量。
还包括第一三通阀和第二流量计，
所述第一三通阀的进气口与所述调节阀相连，其第一出气口和第二出气口均与压空喷射器相连，
所述第一三通阀具有其进气口与其第一出气口连通的第一状态，以及其进气口与其第二出气口连通的第二状态，
所述第二流量计设于第一三通阀的第二出气口与压空喷射器相连的管路上，用于当第一三通阀处于第二状态且所述调节阀调节从第二样气出口排出的样气流量时，测量从第二样气出口排出的样气流量。
可选地，还包括样气过滤器，所述样气过滤器设于样气源与涡流冷凝器相连的管道上，用于过滤样气中的放射性气溶胶。
可选地，所述压空喷射器与外部压缩空气源相连，外部压缩空气源中的压缩空气进入压空喷射器中，并在压空喷射器内产生低压，以将样气源中的样气抽入涡流冷凝器中；
所述负压抽吸组件还包括稳压过滤器，所述稳压过滤器设于外部压缩空气源与压空喷射器相连的管道上，用于过滤压缩空气中的杂质和稳定压缩空气的压力。
可选地，还包括第二三通阀，
所述第二三通阀的第一进气口与涡流冷凝器的第一样气出口相连，其第二进气口与标气源相连，其出气口与热导式传感器的进气口相连，
所述第二三通阀具有其出气口与其第一进气口连通的第三状态，以及其出气口与其第二进气口连通的第四状态，当所述第二三通阀处于第四状态时，所述标气源向热导式传感器中通入标气，以对热导式传感器进行标定。
可选地，还包括缓存罐，所述压空喷射器的混合气体出口和涡流冷凝器的热气出口均与缓存罐相连。
可选地，所述涡流冷凝器包括冷凝器本体和壳体，所述涡流冷凝器的样气入口、第一样气出口和第二样气出口设于壳体上，
所述冷凝器本体设于壳体的一侧且与壳体相连，用于形成冷气流并送入壳体中，以冷凝壳体内的样气。
本发明还提供一种氢气浓度监测***，包括信号处理装置和上述的氢气浓度监测装置，
所述信号处理装置与氢气浓度监测装置的热导式传感器电连接，用于采集热导式传感器输出的氢气浓度检测电信号，并进行转换和处理，以输出样气中氢气的浓度值。
本发明还提供一种利用上述的氢气浓度监测装置进行氢气浓度监测的方法，包括以下步骤：
将样气从样气源中抽出，样气先进入涡流冷凝器中冷凝，以去除样气中的水蒸气，去除水蒸气的样气一部分从涡流冷凝器的第一样气出口排出并进入热导式传感器中，再经压空喷射器抽走，另一部分从涡流冷凝器的第二样气出口排出并经压空喷射器抽走；
所述热导式传感器检测进入其内的样气中的氢气浓度。
可选地，还包括：
信号处理装置采集热导式传感器输出的氢气浓度检测电信号，并进行转换和处理，以输出样气中氢气的浓度值。
本发明中，通过涡流冷凝器，一方面对压空喷射器抽取的样气进行冷凝，另一方面对冷凝后的样气进行分流，从而氢气浓度监测装置在启动时，压空喷射器能以较大气流对样气源中的样气进行抽取，以在较短时间内将输送管道中的原始气体抽走，从而提高氢气浓度监测装置的响应时间。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的氢气浓度监测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例2提供的氢气浓度监测***的框图。
图中：1、第二三通阀；2、壳体；3、第一流量计；4、调节阀；5、热导式传感器；6、缓存罐；7、压空喷射器；8、稳压过滤器；9、第一三通阀；11、涡流冷凝器本体；12、样气过滤器。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种氢气浓度监测装置，包括：压空喷射器、涡流冷凝器和热导式传感器；
所述涡流冷凝器具有第一样气出口和第二样气出口，第一样气出口与热导式传感器的入口相连，
所述压空喷射器与第二样气出口和热导式传感器的出口分别相连，用于产生低压以将样气源中的样气抽入所述涡流冷凝器中，
所述涡流冷凝器用于冷凝进入涡流冷凝器内的样气，以去除样气中的水蒸气，
冷凝后的样气一部分经第二样气出口进入压空喷射器后排出，另一部分从第一样气出口进入热导式传感器中，再经热导式传感器的出口进入压空喷射器后排出，
所述热导式传感器用于检测进入其内的样气中的氢气浓度。
本发明还提供一种氢气浓度监测***，包括信号处理装置和上述的氢气浓度监测装置，所述信号处理装置与氢气浓度监测装置的热导式传感器电连接，用于采集热导式传感器输出的氢气浓度检测电信号，并进行转换和处理，以输出样气中氢气的浓度值。
本发明还提供一种利用上述的氢气浓度监测装置进行氢气浓度监测的方法，包括以下步骤：
将样气从样气源中抽出，样气先进入涡流冷凝器中冷凝，以去除样气中的水蒸气，去除水蒸气的样气一部分从涡流冷凝器的第一样气出口排出并进入热导式传感器中，再经压空喷射器抽走，另一部分从涡流冷凝器的第二样气出口排出并经压空喷射器抽走；
所述热导式传感器检测进入其内的样气中的氢气浓度。
实施例1：
如图1所示，本实施例的氢气浓度监测装置，包括：负压抽吸组件、涡流冷凝器和热导式传感器5；
涡流冷凝器具有第一样气出口21和第二样气出口22，第一样气出口21与热导式传感器5的入口相连，
负压抽吸组件包括压空喷射器7，压空喷射器7与第二样气出口22相连，用于产生低压以将样气源中的样气抽入涡流冷凝器中，压空喷射器7还与热导式传感器5的出口相连，
涡流冷凝器用于冷凝进入涡流冷凝器内的样气，以去除样气中的水蒸气，
冷凝后的样气一部分经第二样气出口22进入压空喷射器7后排出，另一部分从第一样气出口21进入热导式传感器5中，再经热导式传感器5的出口进入压空喷射器7后排出，
热导式传感器5用于检测进入其内的样气中的氢气浓度。
由此，当样气源与氢气浓度监测装置距离较远时，通过涡流冷凝器对样气进行冷凝的同时，对样气进行分流，从而装置在启动时，压空喷射器7能以较大气流对样气源中的样气进行抽取，以在较短时间内将输送管道中的原始气体抽走，从而提高氢气浓度监测装置的响应时间。
具体地，压空喷射器7具有工作介质入口71、引射介质入口72和混合气体出口73，工作介质入口71与外部压缩空气源相连，引射介质入口72与第二样气出口22和热导式传感器5的出口分别相连。
外部压缩空气源中的压缩空气进入压空喷射器7中，并在压空喷射器7内产生低压，以将样气源中的样气抽入涡流冷凝器中。
冷凝后的样气一部分从第二样气出口22经引射介质入口72进入压空喷射器7内，另一部分从第一样气出口21进入热导式传感器5中，再从热导式传感器5的出口经引射介质入口72进入压空喷射器7内，
进入压空喷射器7内的样气和压缩空气混合后经混合气体出口73排出。
本实施例中，氢气浓度监测装置的响应时间τ包括两部分，一为热导式传感器5的固有响应时间τ1，二是取样管延长导致样气变化后进入热导式传感器5的时间τ2，即：
τ＝τ1+τ2 (2)。
τ2的具体计算方式如下：
从而推导出该氢气浓度监测装置的响应时间：
其中，τ为装置的整体响应时间；
τ1为热导式传感器5的固有响应时间；
L为样气源与热导式传感器5之间的取样管的总长；
D为取样管的内径尺寸；
F1为进入热导式传感器5的流量；
F2为涡流冷凝器的第二样气出口排出的样气流量；
π为圆周率。
由此，可根据实际应用情况对氢气浓度监测装置响应时间τ的要求，以及热导式传感器5检测的样气流量要求F1及其固有响应时间τ1，反推出需从涡流冷凝器的第二样气出口排出的样气流量F2，再根据F1+F2，得出压空喷射器7所需抽取的样气流量。
本实施例中，还包括调节阀4和第一流量计3，
调节阀4设于涡流冷凝器的第二样气出口22与压空喷射器7相连的管道上，用于调节从第二样气出口22排出的样气流量，
第一流量计3设于涡流冷凝器的第一样气出口21与热导式传感器5相连的管路上，用于测量进入热导式传感器5中的样气流量。
由此，涡流冷凝器分流的大小可以通过调节阀4调控。调节阀4具体为针形阀门，流量调整精度高。
本实施例中，第一流量计3为金属管浮子流量调节器，除测量样气流量功能外，还可以通过调节浮子流量，保证进入热导式传感器5中的样品气体流量稳定。
本实施例中，还包括第一三通阀9和第二流量计10，
第一三通阀9的进气口91与调节阀4相连，其第一出气口92和第二出气口93均与压空喷射器7相连，
第一三通阀9具有其进气口91与其第一出气口92连通的第一状态，以及其进气口91与其第二出气口93连通的第二状态，
第二流量计10设于第一三通阀9的第二出气口93与压空喷射器7相连的管路上，用于当第一三通阀9处于第二状态且调节阀4调节从第二样气出口22排出的样气流量时，测量从第二样气出口22排出的样气流量。
第一三通阀9用于该氢气浓度监测装置调试状态和工作状态的切换，即：第一三通阀9的第一状态对应该氢气浓度监测装置的工作状态，第一三通阀9的第二状态对应该氢气浓度监测装置的调试状态。第二流量计10用于该氢气浓度监测装置进入调试状态时调节流量涡流冷凝器的第二样气出口22排出的样气流量，保证涡流冷凝器运行正常。
当第一三通阀9切换至其进气口91与第二出气口93连通的第二状态时，从涡流冷凝器的第二样气出口22排出的余气先进入第二流量计10后，再进入压空喷射器7中，该氢气浓度监测装置进入调试状态。通过调试调节阀4，观察第二流量计10的流量稳定在计算所得的F2值，从而保证涡流冷凝器能够正常工作。
当第一三通阀9切换至其进气口91与第一出气口92连通的第一状态时，从涡流冷凝器的第二样气出口22排出的余气直接进入压空喷射器7中，该氢气浓度监测装置进入工作状态。
本实施例中，还包括样气过滤器12，样气过滤器12设于样气源与涡流冷凝器相连的管道上，用于过滤样气中的放射性气溶胶，保证进入后续阶段的样气不会污染相关部件。
本实施例中，负压抽吸组件还包括稳压过滤器8，稳压过滤器8设于外部压缩空气源与压空喷射器7相连的管道上，用于过滤压缩空气中的杂质和稳定压缩空气的压力，保证冷凝和抽取动力稳定。
本实施例中，还包括第二三通阀1，
第二三通阀1的第一进气口101与与涡流冷凝器的第一样气出口21相连，其第二进气口102与标气源相连，其出气口103与热导式传感器5的进气口相连，
第二三通阀1具有其出气口103与其第一进气口101连通的第三状态，以及其出气口103与其第二进气口102连通的第四状态，当第二三通阀1处于第四状态时，标气源向热导式传感器5中通入标气，以对热导式传感器5进行标定。
第二三通阀1采用电磁阀，从而可以实现远程切换功能，以避免该装置标定时开箱导致人员放射性剂量增加。
本实施例中，还包括缓存罐6，压空喷射器7的混合气体出口和涡流冷凝器的热气出口均与缓存罐6相连。缓存罐6中的暂存的混合气体经其排气口排放至后处理装置中。
现有的氢气在线检测装置在地震后***可用性不能保证，难以保证地震事故后的正常监测。
本实施例中，涡流冷凝器包括冷凝器本体11和壳体2，涡流冷凝器的样气入口23、第一样气出口21和第二样气出口22设于壳体2上，
冷凝器本体11设于壳体2的一侧且与壳体2相连，用于形成冷气流并送入壳体2中，以冷凝壳体2的样气。
具体地，涡流冷凝器本体11具有压缩空气入口111、冷气出口112和热气出口113，其冷气出口112与壳体2连通，其压缩空气入口111与外部压缩空气源相连，外部压缩空气源送入的压缩空气被涡流冷凝器本体11分割成热气流和冷气流，冷气流经冷气出口112进入壳体2内，热气流经热气出口113排出。
通过将涡流冷凝器本体11和壳体2分开，以分别固定，从而改进为无可动机械部件设备，以便于实现设备的抗震功能和免维护功能。
本实施例中，氢气浓度监测装置中的核心设备部件，均采用板厚不小于4mm的板材支撑于氢气浓度监测装置的外壳中(板材与外壳焊接)，且均通过带弹簧垫圈的螺栓进行固定，避免螺栓松动，各部件之间通过不锈钢管路进行连接，并对管路采取稳固的压板固定，保证管路稳定，以满满足抗震性能要求。且氢气浓度监测装置的外壳的厚度也不小于4mm，安装氢气浓度监测装置的外壳再固定于混凝土墙中，该不锈钢混凝土墙的内壁上预埋有不锈钢壳体，氢气浓度监测装置的外壳与该不锈钢壳体焊接固连。
并且，第一流量计3和第二流量计10均采用抗震金属管浮子流量调节器，以满足装置对抗震性能的要求。
由此，本实施例的氢气浓度监测装置在微负压环境下能够满足抗震性能要求，实现在地震事故中和事故后依然能够满足检测要求，从而可以实时实现微负压情况下的氢气浓度检测，保证了被检测***的安全性。
实施例2：
如图2所示，本实施例提供一种的氢气浓度监测***，包括信号处理装置和实施例1的氢气浓度监测装置，信号处理装置与氢气浓度监测装置的热导式传感器5电连接，用于采集热导式传感器5输出的氢气浓度检测电信号，并进行转换和处理，以输出样气中氢气的浓度值。
具体地，热导式传感器5输出的氢气浓度检测电信号为弱电信号，信号处理装置将该弱电信号转换为标准浓度信号，以得出样气中氢气的浓度。同时该信号处理装置还远程实现传感器的标定工作。
该信号处理装置本身可以实现就地显示和传输至远端控制***的功能。
本实施例中，为满足抗震要求，信号处理装置的外壳的厚度也不小于4mm，安装信号处理装置的外壳再固定于混凝土墙中，该不锈钢混凝土墙的内壁上预埋有不锈钢壳体，信号处理装置的外壳与该不锈钢壳体焊接固连。
实施例3：
本实施例提供一种利用实施例2的氢气浓度监测***进行氢气浓度监测的方法，包括以下步骤：
包括***调试和***运行两个过程。具体气体流动方向参见图1，其中，浅色大箭头为压缩空气流动方向，小箭头为样气流动方向，深色大箭头为混合气体流动方向。
S1：***调试：
S1.1：切换第二三通阀1(三通电磁阀)，以使其第二进气口与其出气口相连通，标气源向热导式传感器5中通入标气，以对热导式传感器进行标定，标定后将第二三通阀1切换至其第一进气口与其出气口相连通；
S1.2：打开外部压缩空气入口阀，并开启压空喷射器7。压缩空气压力为0.3MPa～0.6MPa(表压)之间，压缩空气经过稳压过滤器8稳压过滤后通过压空喷射器7，使得压空喷射器7的引射介质入口处形成真空，从而将氢气浓度监测装置的管道中的气体抽走，进而将样气从处于微负压环境下的高放废液贮槽(样气源)中抽入氢气浓度监测装置的管路中。样气首先经过样气过滤器12，对放射性气溶胶进行过滤，再进入涡流冷凝器中冷凝，以去除样气中的水蒸气，去除水蒸气的样气一部分从第一样气出口排出并进入热导式传感器5中，再经压空喷射器7抽走，另一部分从第二样气出口排出并经压空喷射器7抽走。
S1.3：将第一三通阀9切换至其进气口与其第二出气口连通，调试涡流冷凝器第二样气出口处的调节阀4(针形阀门)，通过观察第二流量计10流量稳定在F2(本实施例为5L/min)，保证涡流冷凝器能够正常工作，然后旋转第一三通阀9，使其进气口与其第一出气口连通，从而切换至排气工作回路。
S1.4：调节第一流量计3，保证进入热导式传感器5的流量稳定在F1(本实施例为0.5L/min)，至此，调试完成。
经过验证，此流量设置，可在保证***响应时间的情况下，又能对于压缩空气的用量做到经济有效。
S2：***运行：
S2.1：利用压空喷射器7将样气抽取到氢气浓度监测装置的管路后，样气首先经过样气过滤器12，对放射性气溶胶进行过滤，接着样气进入通入压缩空气的涡流冷凝器，对样气进行冷凝，去除样品气体中的水蒸气。冷凝后的部分样气通过第一流量计3(抗震的金属管浮子流量调节器)对样气进行稳流调节，保证进入热导式传感器的样品气体稳定，同时多余的样气通过涡流冷凝器的第二样气出口排出至压空喷射器7中与压缩空气混合。
S2.2：从第一流量计3中流出的样气进入热导式传感器5中进行检测，检测完成后，进入压空喷射器7中与压缩空气混合。
压空喷射器7中的样气与压缩空气混合后经缓存罐6后返回至工艺呼排***进行排气处理，至此检测完成。
S2.3：热导式传感器5的检测弱电信号通过电缆进入到抗震信号处理装置，完成信号的转换和处理后，传输至远端控制中心。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种氢气浓度监测装置，其特征在于，包括：负压抽吸组件、涡流冷凝器和热导式传感器(5)；
所述涡流冷凝器具有第一样气出口(21)和第二样气出口(22)，第一样气出口(21)与热导式传感器(5)的入口相连，
所述负压抽吸组件包括压空喷射器(7)，所述压空喷射器(7)与第二样气出口(22)相连，用于产生低压以将样气源中的样气抽入所述涡流冷凝器中，所述压空喷射器(7)还与热导式传感器(5)的出口相连，
所述涡流冷凝器用于冷凝进入涡流冷凝器内的样气，以去除样气中的水蒸气，
冷凝后的样气一部分经第二样气出口(22)进入压空喷射器(7)后排出，另一部分从第一样气出口(21)进入热导式传感器(5)中，再经热导式传感器(5)的出口进入压空喷射器(7)后排出，
所述热导式传感器(5)用于检测进入其内的样气中的氢气浓度；
所述装置能够根据下面的公式(1)计算出压空喷射器所需抽取的样气流量，具体的计算方式为：根据装置的响应时间τ，以及热导式传感器检测的样气流量要求F1及其固有响应时间τ1，反推出需从涡流冷凝器的第二样气出口排出的样气流量F2，再根据F1+F2，得出压空喷射器所需抽取的样气流量，
所述装置的响应时间τ的公式如下：
其中，τ为装置的整体响应时间；τ1为热导式传感器（5）的固有响应时间；L为样气源与热导式传感器（5）之间的取样管的总长；D为取样管的内径尺寸；F1为进入热导式传感器（5）的流量；F2为涡流冷凝器的第二样气出口排出的样气流量；π为圆周率。
2.根据权利要求1所述的氢气浓度监测装置，其特征在于，还包括调节阀(4)和第一流量计(3)，
所述调节阀(4)设于涡流冷凝器的第二样气出口(22)与压空喷射器(7)相连的管道上，用于调节从第二样气出口(22)排出的样气流量，
所述第一流量计(3)设于涡流冷凝器的第一样气出口(21)与热导式传感器(5)相连的管路上，用于测量进入热导式传感器(5)中的样气流量。
3.根据权利要求2所述的氢气浓度监测装置，其特征在于，还包括第一三通阀(9)和第二流量计(10)，
所述第一三通阀(9)的进气口(91)与所述调节阀(4)相连，其第一出气口(92)和第二出气口(93)均与压空喷射器(7)相连，
所述第一三通阀(9)具有其进气口(91)与其第一出气口(92)连通的第一状态，以及其进气口(91)与其第二出气口(93)连通的第二状态，
所述第二流量计(10)设于第一三通阀的第二出气口(93)与压空喷射器(7)相连的管路上，用于当第一三通阀(9)处于第二状态且所述调节阀(4)调节从第二样气出口(22)排出的样气流量时，测量从第二样气出口(22)排出的样气流量。
4.根据权利要求1-3任一项所述的氢气浓度监测装置，其特征在于，还包括样气过滤器(12)，所述样气过滤器(12)设于样气源与涡流冷凝器相连的管道上，用于过滤样气中的放射性气溶胶。
5.根据权利要求1-3任一项所述的氢气浓度监测装置，其特征在于，
所述压空喷射器(7)与外部压缩空气源相连，外部压缩空气源中的压缩空气进入压空喷射器(7)中，并在压空喷射器(7)内产生低压，以将样气源中的样气抽入涡流冷凝器中；
所述负压抽吸组件还包括稳压过滤器(8)，所述稳压过滤器(8)设于外部压缩空气源与压空喷射器(7)相连的管道上，用于过滤压缩空气中的杂质和稳定压缩空气的压力。
6.根据权利要求1-3任一项所述的氢气浓度监测装置，其特征在于，还包括第二三通阀(1)，
所述第二三通阀(1)的第一进气口(101)与涡流冷凝器的第一样气出口(21)相连，其第二进气口(102)与标气源相连，其出气口(103)与热导式传感器(5)的进气口相连，
所述第二三通阀(1)具有其出气口(103)与其第一进气口(101)连通的第三状态，以及其出气口(103)与其第二进气口(102)连通的第四状态，当所述第二三通阀(1)处于第四状态时，所述标气源向热导式传感器(5)中通入标气，以对热导式传感器(5)进行标定。
7.根据权利要求1-3任一项所述的氢气浓度监测装置，其特征在于，还包括缓存罐(6)，所述压空喷射器(7)的混合气体出口和涡流冷凝器的热气出口均与缓存罐(6)相连。
8.根据权利要求1-3任一项所述的氢气浓度监测装置，其特征在于，所述涡流冷凝器包括冷凝器本体(11)和壳体(2)，所述涡流冷凝器的样气入口(23)、第一样气出口(21)和第二样气出口(22)设于壳体(2)上，
所述冷凝器本体(11)设于壳体(2)的一侧且与壳体(2)相连，用于形成冷气流并送入壳体(2)中，以冷凝壳体(2)内的样气。
9.一种氢气浓度监测***，其特征在于，包括信号处理装置和如权利要求1-8任一项所述的氢气浓度监测装置，
所述信号处理装置与氢气浓度监测装置的热导式传感器(5)电连接，用于采集热导式传感器(5)输出的氢气浓度检测电信号，并进行转换和处理，以输出样气中氢气的浓度值。
10.一种利用如权利要求1-8任一项所述的氢气浓度监测装置进行氢气浓度监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将样气从样气源中抽出，样气先进入涡流冷凝器中冷凝，以去除样气中的水蒸气，去除水蒸气的样气一部分从涡流冷凝器的第一样气出口排出并进入热导式传感器(5)中，再经压空喷射器(7)抽走，另一部分从涡流冷凝器的第二样气出口排出并经压空喷射器(7)抽走；
所述热导式传感器(5)检测进入其内的样气中的氢气浓度。
11.根据权利要求10所述的氢气浓度监测的方法，其特征在于，还包括：
信号处理装置采集热导式传感器(5)输出的氢气浓度检测电信号，并进行转换和处理，以输出样气中氢气的浓度值。
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Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56128456A (en) * | 1980-03-14 | 1981-10-07 | Showa Denko Kk | Automatic analytical apparatus of concentration of hydrogen in chlorine gas |
| CN101377469A (zh) * | 2008-07-15 | 2009-03-04 | 华南理工大学 | 利用热导检测器实时检测混合气体组分含量的方法及装置 |
| CN201811936U (zh) * | 2010-03-18 | 2011-04-27 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 一种用于核电站的自启动式氢气浓度测量装置 |
| CN102072677A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-05-25 | 北京雪迪龙科技股份有限公司 | 一种涡流制冷器 |
| CN103134903A (zh) * | 2011-12-01 | 2013-06-05 | 北京航天试验技术研究所 | 基于引射原理的大气中氢气浓度检测装置 |
| CN203365369U (zh) * | 2013-06-08 | 2013-12-25 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的*** |
| CN205003131U (zh) * | 2015-08-27 | 2016-01-27 | 中核四川环保工程有限责任公司 | 一体化氢气浓度监测装置 |
| CN109164134A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-08 | 洛阳三隆安装检修有限公司 | 一种提高热导式氢气分析仪分析准确度的*** |
| CN208624803U (zh) * | 2018-06-21 | 2019-03-22 | 广东机电职业技术学院 | 一种移动式涡流急冷水杯 |
| CN209415994U (zh) * | 2018-11-09 | 2019-09-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 烘干装置及烘干机 |
| CN111024752A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-17 | 沃尔特电子（苏州）有限公司 | 一种氢燃料电池汽车尾气检测设备 |
| CN212722711U (zh) * | 2020-06-19 | 2021-03-16 | 浙江全世科技有限公司 | 一种基于电化学传感器的气体在线监测装置 |
-
2021
- 2021-05-28 CN CN202110591761.9A patent/CN113358689B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56128456A (en) * | 1980-03-14 | 1981-10-07 | Showa Denko Kk | Automatic analytical apparatus of concentration of hydrogen in chlorine gas |
| CN101377469A (zh) * | 2008-07-15 | 2009-03-04 | 华南理工大学 | 利用热导检测器实时检测混合气体组分含量的方法及装置 |
| CN201811936U (zh) * | 2010-03-18 | 2011-04-27 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 一种用于核电站的自启动式氢气浓度测量装置 |
| CN102072677A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-05-25 | 北京雪迪龙科技股份有限公司 | 一种涡流制冷器 |
| CN103134903A (zh) * | 2011-12-01 | 2013-06-05 | 北京航天试验技术研究所 | 基于引射原理的大气中氢气浓度检测装置 |
| CN203365369U (zh) * | 2013-06-08 | 2013-12-25 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于监测快堆清洗过程中产生的氢气的*** |
| CN205003131U (zh) * | 2015-08-27 | 2016-01-27 | 中核四川环保工程有限责任公司 | 一体化氢气浓度监测装置 |
| CN208624803U (zh) * | 2018-06-21 | 2019-03-22 | 广东机电职业技术学院 | 一种移动式涡流急冷水杯 |
| CN109164134A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-08 | 洛阳三隆安装检修有限公司 | 一种提高热导式氢气分析仪分析准确度的*** |
| CN209415994U (zh) * | 2018-11-09 | 2019-09-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 烘干装置及烘干机 |
| CN111024752A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-17 | 沃尔特电子（苏州）有限公司 | 一种氢燃料电池汽车尾气检测设备 |
| CN212722711U (zh) * | 2020-06-19 | 2021-03-16 | 浙江全世科技有限公司 | 一种基于电化学传感器的气体在线监测装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 热导式氢分析仪在加氢装置上的应用;刘跃先等;《中国仪器仪表》;20000825(第04期);28-31 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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